Πείραμα με αναπάντεχο αποτέλεσμα: το ίδιο το φως άφησε σκιά!

Ένα νέο πείραμα κατέδειξε κάτι που ακούγεται φυσικά αδύνατο: το ίδιο το φως να αφήνει σκιά. Αποδεικνύεται ότι αν χειριστούμε σωστά ένα laser και στη συνέχεια το χτυπήσουμε πλάγια με μια άλλη πηγή φωτός, είναι δυνατόν να δημιουργήσουμε αυτό το παράξενο οπτικό φαινόμενο.

Οι σκιές είναι τόσο οικείες στην καθημερινή ζωή που αισθανόμαστε λίγο περίεργα που πρέπει να τις ορίσουμε, αλλά εμφανίζονται ως μια πιο σκοτεινή περιοχή σε μια επιφάνεια, όπου ένα αντικείμενο έχει εμποδίσει το εισερχόμενο φως. Η λέξη-κλειδί εδώ είναι στην πραγματικότητα «αντικείμενο» - είτε πρόκειται για στερεό, υγρό ή αέριο, οι σκιές είναι γνωστό ότι δημιουργούνται μόνο από αντικείμενα με μάζα.

Αυτό θα πρέπει να αποκλείει το φως, αφού τα φωτόνια δεν έχουν μάζα. Στη νέα μελέτη, όμως, οι ερευνητές του Εθνικού Εργαστηρίου Brookhaven βρήκαν έναν τρόπο για να κάνουν, παραδόξως, το φως να ρίχνει τη δική του σκιά.

«Το φως του laser που ρίχνει σκιά θεωρούνταν προηγουμένως αδύνατο, καθώς το φως συνήθως περνάει μέσα από άλλο φως χωρίς να αλληλεπιδρά», δήλωσε ο Raphael Abrahao, επικεφαλής συγγραφέας της μελέτης. «Η επίδειξή μας ενός πολύ αντιδιανοητικού οπτικού αποτελέσματος μας καλεί να επανεξετάσουμε την έννοια της σκιάς».

Για να δημιουργήσουν αυτή τη σκιά από το laser, η ομάδα έριξε ένα υψηλής ισχύος πράσινο laser μέσα από έναν κύβο από ρουμπίνι. Αυτός στη συνέχεια φωτίστηκε πλάγια από ένα μπλε λέιζερ, έτσι ώστε το πράσινο φως να καταλήξει να μπλοκάρει μέρος του μπλε φωτός, προβάλλοντας το περίγραμμά του σε μια οθόνη.

Η ερευνητική ομάδα αναφέρει ότι η προβολή αυτή πληροί μερικά κριτήρια για μια σκιά: δηλαδή, μπορεί να γίνει αντιληπτή με γυμνό μάτι, ακολουθεί το περίγραμμα της επιφάνειας στην οποία πέφτει και ακολουθεί τη θέση και το σχήμα της πράσινης δέσμης laser. Διαθέτει μάλιστα μέγιστη αντίθεση περίπου 22% - ισοδύναμη με τη σκιά που ρίχνει ένα δέντρο σε μια ηλιόλουστη μέρα.

Το εφέ λειτουργεί χάρη σε κάποια ενδιαφέρουσα οπτική Φυσική. Στα σημεία όπου το πράσινο laser χτυπά το ρουμπίνι, αυξάνει την ποσότητα του μπλε φωτός που απορροφά ο κρύσταλλος. Όταν αυτό το μπλε φως χτυπά στην οθόνη πίσω από το ρουμπίνι, αφήνει ένα ελαφρώς πιο σκούρο περίγραμμα στο ίδιο ακριβώς σχήμα και θέση με το πράσινο laser. Αυτή η εξήγηση μπορεί να προκαλέσει μια πιθανή σημασιολογική διαφωνία.

Το φαινόμενο της σκιάς του laser απαιτεί ένα ρουμπίνι για να μεσολαβήσει σε αυτό το μπλοκάρισμα, γεγονός που εγείρει το ενδιαφέρον ερώτημα αν τα ίδια τα φωτόνια στο laser του αντικειμένου μπλοκάρουν το λαμπερό φως ή μάλλον είναι τα άτομα στο ρουμπίνι.

Τα φωτεινά κύματα που περνούν μέσα από ένα υλικό ζευγαρώνουν με τα άτομά του, δημιουργώντας οιονεί σωματίδια που ονομάζονται πολαριτόνια. Η ομάδα παραδέχεται ότι τεχνικά είναι αυτά τα πολαριτόνια, τα οποία έχουν μάζα, που ρίχνουν τη σκιά. Αλλά από την άλλη πλευρά, τα πολαριτόνια εξακολουθούν να είναι ημιφωτόνια και η σκιά δεν θα μπορούσε να πέσει χωρίς αυτά τα φωτόνια. Εξακολουθεί επίσης να μοιάζει με την πρώτη δέσμη laser, επίσης, με όλους τους τρόπους που περιέγραψαν οι ερευνητές.

Ανεξάρτητα από το ποια άποψη έχει κανείς, το πείραμα ήταν κυρίως μια άσκηση για τη διερεύνηση του τρόπου με τον οποίο μπορεί να ζωντανέψει ένα υποθετικό ερώτημα: πώς μπορούμε να κάνουμε το φως να ρίχνει σκιά; Οι εφαρμογές στον πραγματικό κόσμο μπορεί να μην είναι άμεσα σαφείς, αλλά η ομάδα προτείνει ότι η έρευνα θα μπορούσε να οδηγήσει σε νέες δυνατότητες για την κατασκευή, την απεικόνιση και τον φωτισμό.

[via]